ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Океан—аккумулятор энергии Солнца из "Энергия океана" Мировой океан — гигантский аккумулятор энергии Солнца. Какова же емкость этого аккумулятора Оценка различных авторов количества тепловой энергии Мирового океана расходится иногда на несколько порядков. Например, американский специалист Д. Д. Айзекс оценивает энергию градиента температур в океане цифрой 10 Дж, а советский специалист Е. Н. Малявин — 7,5-10 Дж , поясняя. Что речь идет о доступной энергии, т. е. об энергии, которую можно получить из океана при разности температур 20 °С с помощью современных преобразователей. Отмечается, что запасов тепловой энергии океана хватит на тысячу лет, даже если считать ее расход но уровню потребления XXI века. Потребление энергии во втором десятилетии XXI в. оценивается цифрой порядка 2,8-10 млрд. кВт-ч. [c.18] Возникает вопрос насколько допустимо подобное изъятие энергии тепла из океана Ведь изъятие части тепла из поверхностного слоя и за счет подъема па поверхность больших количеств холодной воды из глубин приведет к охлаждению поверхностных вод океана, и он будет меньше отдавать тепла в атмосферу. Как это скажется на климате континентов Вопрос сложный, на который вряд ли кто может дать однозначный ответ в настоящее время. [c.18] Есть и другие причины, ограничивающие использование тепловой энергии Мирового океана. Речь идет о значительном выделении углекислого газа (СО2) из глубинных холодных вод, которые должны подниматься в больших количествах на поверхность для работы тепловых преобразователей. Из-за снижения давления и повышения температуры этих вод при подъеме на поверхность из них будет выделяться растворенная углекислота. Кроме выделения углекислоты могут наблюдаться п другие нежелательные явления, связанные с гидродинамическими и тепловыми эффектами в океане, а также с возможными утечками рабочих жидкостей, т. е. аммиака, фреона или ядовитых веществ, необходимых для промывки теплообменников, например хлора. Все это свидетельствует о том, что вопрос об оптимальной величине съема тепловой энергии и местах наилучшего размещения станций ОТЕС достаточно сложен и нуждается в тщательном изучении. [c.19] Следует заметить, что светотехнические единицы / (люксы) мало пригодны для измерений в воде, лучше пользоваться энергетическими, оценивая интенсивность излучения в ваттах на квадратный сантиметр. Дело в тохМ, что морская вода — избирательный фильтр. Она плохо пропускает длинноволновые лучи Солнца и гораздо лучше — коротковолновые. Например, еслп опускать в воду какой- нибудь красный предмет, скажем, диск, то он перестанет быть видимым гораздо раньше, чем белый. А перед исчезновением побелеет . Что же касается инфракрасных лучей, то они поглощаются в воде практически полностью после прохождения слоя толщиной 3—4 м. [c.20] Но на эти лучи приходится основная часть энергии в спектре излучения Солнца. Как же тогда прогревается океан Благодаря перемешиванию путем турбулентности и конвекции. Если перемешивания ие будет, Солнце нагреет лишь топкую поверхностную пленку воды и тепло не будет запасаться в достаточном количестве. Прекратится центральное отопление планеты. Земля замерзнет. [c.20] К счастью, этого не происходит. Турбулентность исправно работает, тщательно перемешивая воды Мирового океана в поверхностном слое, а глубже эстафету по переносу тепла принимает конвекция. Это сложный и еще недостаточно исследованный процесс. [c.20] Исключительную роль в перемешивании имеет соленость вод Мирового океана. За счет испарения воды с поверхности соленость в поверхностном слое возрастает. Но более соленая вода — более тяягелая, поэтому она опускается вниз, на глубину, несмотря на то, что она теплая. Целые пласты более соленой воды тонут, освобождая место на поверхности для менее соленой. Такие пласты называются термиками. [c.20] Это — первый этап. А на втором этапе они погружаются сразу на целый метр. [c.21] Имеется еще один вид конвекции — проникающая. В этом случае струи тяжелой воды прямо с поверхности идут далеко в глубину. Такое интенсивное и мало изученное явление (его иногда называют образованием колодцев ) наблюдалось, напрпмер, на Средиземном море. [c.21] В результате действия этих факторов верхний слой океана обычно хорошо перемешан. Оп так п называется — перемешанный. Толщина его зависит от времени года, силы ветра и географического района. Например, летом в штиль толщина перемешанного слоя на Черном море всего 20— 30 м. А в Тихом океане близ экватора был обнаружен (экспедйцией на научно-исследовательском судне Дмитрий Менделеев ) перемешанный слой толщиной около 700 м. От поверхности до глубины в 700 м располагался слой теплой II прозрачной воды с температурой около 27 °С. Этот район Тихого океана по своим гидрофизическим свойствам похож на Саргассово море в Атлантическом океане. Зимой на Черном море перемешанный слой в 3—4 раза толще летнего, его глубина доходит до 100—120 м. Столь большая разница объясняется интенсивным перемешиванием в зимнее время чем сильнее ветер, тем больше волнение па поверхности и сильнее идет перемешивание. Такой слой скачка называют еще сезонным, поскольку глубина залегания слоя зависит от сезона года. [c.21] Особенно сильное перемешивание наблюдается в океане при прохождении тайфунов. Но такие события случаются не так уж часто. [c.21] Океан устойчиво стратифицирован, как говорят гидрофизики. Именно благодаря этому верхние слои воды океана могут служить для нагрева рабочей жидкости в тепловых преобразователях, использующих его энергию. Тайфуны — серьезный враг системы ОТЕС. Прохождение урагана через район дрейфа станции ОТЕС нарушит ее работу. Возникает ситуация, как если бы на обычную ТЭЦ вдруг прекратился подвоз топлива — чрезвычайное происшествие, с вероятностью возникновения которого придется считаться при выборе места установки системы. [c.21] Слой скачка играет исключительную роль в физике и биологии океана. Важен он и во многих аспектах человеческой деятельности, связанных с океаном. Благодаря высокому градиенту плотности слой скачка выполняет своеобразную роль жидкого грунта . Этим свойством широко пользуются многочисленные обитатели океана. Без затраты мускульной энергии они могут долго оставаться в слое скачка во взвешенном состоянии. Да и подводные лодки могут в нем полежать в случае необходимости, а находясь под ним, они защищены от обнаружения лучами гидролокаторов. Слой скачка — экран для акустических колебаний. Наличие слоя скачка температуры важно и с точки зрения использования тепловой энергии океана. Слой скачка — граница или, точнее, узкая пограничная область хмежду теплой водой перемешанного слоя и значительно более холодными водами главного термоклина, лежащими ниже слоя скачка. [c.22] Возникновение перемешанного слоя обязано турбулентным пульсациям скорости. Там, где они ослабли, образовался слой скачка. Но он представляет собой препятствие для пульсаций скорости, действует как экран. Как показывают осциллограммы, сразу под слоем скачка пульсаций скорости практически нет. [c.22] Слой скачка — обязательное условие наличия теплого перемешанного слоя. Поэтому очень важно, чтобы мощные водяные потоки станций ОТЕС его не разрушили не исключено, что для этого придется далеко разносить места сброса отработанных вод и забора теплой воды. [c.22] Вернуться к основной статье